¿Qué es el moldeo por inyección asistida por gas?

El moldeo por inyección asistido por gas es un proceso que utiliza gas para ayudar a empujar el material plástico hacia el molde. Esto hace que el proceso sea más rápido, más eficiente y da como resultado un producto de mayor calidad.

El Moldeo por Inyección Asistido por Gas (GRIM) es un nuevo tipo de proceso de moldeo por inyección, que se ha utilizado ampliamente en el extranjero en los últimos años y cada vez más en China.

El moldeo por inyección asistido por gas es un proceso que utiliza gas presurizado para ayudar a que las piezas moldeadas por inyección se enfríen más rápido y se curen más rápidamente.

El moldeo con asistencia de gas es un proceso de moldeo por inyección de plástico de baja presión donde se inyecta gas nitrógeno presurizado en el molde, empujando el plástico fundido hacia los extremos del molde, mientras se ahuecan las secciones más gruesas de la pieza.

¡Esta publicación de blog discutirá qué es el moldeo por inyección asistido por gas y cómo funciona!

Principio del moldeo por inyección asistida por gas

El principio es utilizar gas inerte a presión relativamente baja (el nitrógeno se utiliza comúnmente debido a su bajo coste y seguridad, y también el papel de refrigerante, con una presión de 0,5 a 300 MPa) para reemplazar parte de la resina en la cavidad del proceso de moldeo tradicional para mantener la presión, para lograr un mejor rendimiento de moldeo del producto.

Ventajas del moldeo por inyección asistida por gas

El moldeo por inyección asistido por gas supera las limitaciones del moldeo por inyección de plástico tradicional y del moldeo por espuma, y tiene las siguientes ventajas:

Buen rendimiento de las piezas

(1) Eliminar poros y depresiones mediante la apertura razonable de canales de gas en las barras de refuerzo y las lengüetas dispuestas en las juntas de los diferentes grosores de pared de las piezas y la introducción de gas tras la inyección del material inferior.

Compensa la contracción de la masa fundida durante el proceso de enfriamiento y evita la generación de poros y depresiones.

Este proceso a considerar es su capacidad para empaquetar geometría gruesa que daría lugar a marcas de hundimiento con un proceso de moldeo tradicional.

(2) Reducir la tensión interna y la deformación por alabeo Durante el proceso de enfriamiento de la pieza, se forma un canal de gas continuo desde la boquilla de gas hasta el final del flujo de material sin pérdida de presión, y la presión de aire es constante en todas partes, reduciendo así la tensión residual y evitando la deformación por alabeo de la pieza.

(3) Aumentar la resistencia de la pieza El diseño del refuerzo hueco y las pestañas de la pieza hace que la relación resistencia-peso sea superior a la de piezas sólidas similares en aproximadamente 5, y el momento de inercia de la pieza aumenta sustancialmente, incrementando así la resistencia de la pieza.

(4)Para mejorar la flexibilidad del diseño de inyección asistida por gas se puede utilizar para formar productos con espesor de pared desigual, por lo que el original debe ser dividido en varias partes de productos de moldeo por separado para lograr un solo moldeo, para facilitar el montaje de las piezas.

Por ejemplo, una empresa extranjera produjo originalmente docenas de piezas de metal como el cuerpo principal, la forma de los paneles de las puertas de automóviles complejos, a través de la tecnología GAI M y el uso de materiales de aleación de plástico para lograr un solo moldeo.

Bajo coste

(1) Ahorro de materias primas mediante moldeo por inyección asistido por gas en las partes más gruesas del producto para formar una cavidad, lo que puede reducir el peso del producto terminado hasta en un 10% a 50%

(2) Reducir los costos del equipo: la inyección asistida por gas requiere menos presión de inyección y fuerza de cierre que la inyección ordinaria (ahorro del 25% al 50%) mientras ahorra hasta un 30% de energía.

(3) Tiempo de ciclo de moldeo relativamente más corto debido a la eliminación de las partes más gruesas del material del núcleo, reduciendo el tiempo de enfriamiento hasta 50%.

Basándose en estas ventajas, la inyección asistida por gas es adecuada para moldear grandes productos planos como tableros de mesa, puertas, tablas, etc.; grandes armarios como carcasas de electrodomésticos, carcasas de televisores, carcasas de maquinaria de oficina, etc.; componentes estructurales como bases, paneles de instrumentos de automóviles, parachoques, cubiertas de faros de automóviles y otras piezas interiores y exteriores de automóviles.

Selección de materiales para el moldeo por inyección asistida por gas

En teoría, todos los termoplásticos que pueden usarse en métodos de moldeo por inyección convencionales son adecuados para el moldeo por inyección asistido por gas, incluidas algunas resinas cargadas y plásticos reforzados.

Algunos plásticos con muy buena fluidez y difíciles de rellenar, como el poliuretano termoplástico, pueden ser difíciles de moldear; las resinas con alta viscosidad requieren una presión de gas elevada y son un reto técnico, y los materiales de refuerzo de fibra de vidrio pueden ser abrasivos para los equipos.

En el proceso de moldeo asistido por gas, como el grosor de la pared de moldeo y los defectos superficiales de las piezas están determinados en gran medida por el rendimiento de las materias primas, el cambio de los parámetros del proceso no tiene un gran impacto en ellos, por lo que la elección de las materias primas de moldeo es extremadamente importante.

Materiales utilizados en el moldeo asistido por gas Al igual que con la espuma estructural, casi cualquier material termoplástico puede utilizarse en una aplicación asistida por gas, incluyendo - Policarbonato - Óxido de polifenileno - PPO (Noryl) - Tereftalato de polibutileno - PBT (Valox) - Acrilonitrilo butadieno estireno - ABS.

El PA (poliamida) y el PBT (tereftalato de polibutileno) tienen una estabilidad cristalina única y son especialmente adecuados para el moldeo por inyección asistido por gas;

La PA6, la PA66 y el PP también se utilizan a menudo para el moldeo asistido por gas; para algunas resinas parcialmente cristalinas, el lado interior del moldeo cerca del canal de aire no tiene una capa límite amorfa obvia debido a la velocidad de enfriamiento relativamente lenta, pero el lado exterior producirá una capa límite amorfa debido al enfriamiento rápido de la pared del molde, lo que afecta a la calidad del producto.

En el caso de los plásticos reforzados con fibra de vidrio, se producirá una ligera orientación molecular en la pared del molde, y las piezas de alta resistencia de moldeo máximo pueden seleccionarse a partir de resinas con un alto módulo elástico a una cierta distancia bajo la pared del molde (aproximadamente 1 mm de la superficie exterior del producto) a lo largo de la dirección de flujo del material, y los materiales de resina adecuados deben seleccionarse de acuerdo con los requisitos de las piezas y las condiciones específicas de moldeo en el proceso de producción real.

Diseño de canales de gas en piezas moldeadas por inyección asistida por gas

El diseño del canal de gas es uno de los factores de diseño más críticos en la tecnología de moldeo asistido por gas, que no sólo afecta a la rigidez del producto, sino también a su comportamiento de procesamiento. Puesto que predefine el estado de flujo del gas, también afecta al flujo de la masa fundida durante la fase inicial de inyección, y una selección razonable del canal de gas es esencial para moldear productos de mayor calidad.

Geometría de los canales de gas comunes

Para piezas de placa grandes con refuerzo, el grosor del sustrato generalmente se toma de 3 a 6 mm para el moldeo por inyección asistido por gas, que puede reducirse a 1,5-2,5 mm para piezas con una distancia de flujo de gas más corta o tamaños más pequeños.

El grosor de la pared del refuerzo puede alcanzar 100%-125% del grosor de la pared de la pieza con la que está conectado sin crear una depresión.

La geometría del canal de gas debe ser simétrica o unidireccional con respecto a la puerta, el canal de gas debe ser continuo y el volumen debe ser inferior a 10% del volumen total de la pieza.

Análisis de la resistencia de la pieza

Las piezas tradicionales con refuerzo suelen estar abolladas, alabeadas, deformadas, etc. El uso de gas asistido moldeo por inyección para piezas reforzadas con diversas geometrías de sección transversal no solo garantiza la resistencia de los productos, sino que también supera las deficiencias del moldeo por inyección tradicional.

Normalmente, bajo el mismo espesor de sustrato, la resistencia de la pieza con refuerzo hueco en forma de T ancha es mayor que la de la pieza con refuerzo hueco en forma de T estrecha, que es mayor que la de la pieza con refuerzo hueco semicircular de la misma sección transversal.

Aunque el uso de refuerzos puede aumentar la rigidez del producto, si se le aplica una concentración local de tensión, se debilitará mucho la resistencia del producto.

Tamaño del canal de gas

El diseño del tamaño del canal de gas está estrechamente relacionado con la dirección de flujo del gas de llenado, que siempre fluye en la dirección de menor resistencia en el canal de flujo.

Fluido newtoniano estable a través de un tubo circular de diámetro D, la fórmula de caída de presión es ΔP = 32μVL/D, donde μ es la viscosidad del fluido, V es el caudal medio, L es la longitud de la sección de fluido, D es el diámetro del tubo, porque la viscosidad completa del gas es muy pequeña, menos de 0,1% de la resina y la caída de presión en la dirección de la longitud puede ser ignorada, y por lo tanto sólo la resistencia generada por la caída de presión de la resina necesita ser considerada.

Flujo de fluido pseudoplástico en un tubo circular fórmula de caída de presión y la forma de fluido newtoniano es similar, por lo que el uso de la fórmula anterior sin tener en cuenta las condiciones reales de fluido y gas, en comparación sobre la base del gas cerca del punto de vertido de diferentes direcciones de la caída de presión ΔP (es decir, comparar el tamaño de cada sección de L y D), puede resolver cualitativamente el problema de la dirección de llenado de gas Zhu ΔP pequeña dirección que es la dirección preferida de flujo de gas.

Cambiar el tamaño del canal de flujo conduce directamente al cambio de la caída de presión en diferentes direcciones, lo que cambia la dirección de flujo del gas y afecta a la calidad de la pieza moldeada.

Diseño de moldes de moldeo por inyección asistida por gas

Dado que el moldeo por inyección con asistencia de gas interno utiliza una presión de inyección y una fuerza de cierre relativamente bajas, el molde puede fabricarse con aleación a base de zinc, aluminio forjado y otros materiales de aleación ligera, además del acero para moldes convencional.

El diseño del molde para el proceso de moldeo por inyección asistido por gas es similar al del moldeo por inyección de plástico normal. Los defectos causados por el diseño del molde y la estructura de la pieza no pueden compensarse ajustando los parámetros del proceso de moldeo, sino que se debe modificar oportunamente el diseño del molde y la estructura de la pieza.

los principios de diseño requeridos en el moldeo por inyección de plástico general siguen siendo aplicables en el moldeo asistido por gas moldeo por inyección de diseño, y a continuación se exponen las principales consideraciones a tener en cuenta en las distintas partes del diseño:

(1) Evitar el fenómeno de la inyección Aunque existe una tendencia de la inyección de gas hacia los productos de paredes finas y la producción de curvas de formas especiales, la inyección de gas tradicional se sigue utilizando para producir piezas de gran volumen de cavidad, el flujo de material a través de la compuerta está sometido a una elevada tensión de cizallamiento, propenso a fenómenos de rotura de la masa fundida como la inyección y la fluencia.

El diseño puede aumentar adecuadamente el tamaño de la compuerta de entrada y colocar la compuerta en los productos finos para mejorar la situación.

(2) El diseño de la cavidad debido a la inyección de gas en la cantidad de llenado insuficiente, la presión de inyección de gas, el tiempo y otros parámetros difíciles de controlar consistente, por lo que la inyección de gas por lo general requiere una cavidad del molde, especialmente cuando los requisitos de calidad del producto debe ser alta.

En la producción real, hay ejemplos de cuatro cavidades en un molde, y cuando se utiliza un diseño de múltiples cavidades, es necesario utilizar la disposición del sistema de vertido equilibrado.

(3) El diseño de la compuerta generalmente utiliza sólo una compuerta, y su posición debe ajustarse para garantizar que la masa fundida de la pieza inyectada por debajo se llene uniformemente con la cavidad del molde y evitar el chorro.

Si la aguja de gas se instala en la boquilla del inyector y el sistema de vertido, el tamaño de la compuerta debe ser lo suficientemente grande como para evitar que la masa fundida se condense aquí antes de la inyección de gas.

Uno de los problemas más comunes en la inyección asistida por gas es que el gas penetra a través del canal de gas previsto en la capa microfina de la pieza, formando digitaciones de gas en forma de dedos u hojas en la superficie, incluso unas pocas de estas "digitaciones" pueden ser fatales para el producto y deben evitarse a toda costa.

Las investigaciones muestran que la razón principal de la formación de tales defectos se debe a la inadecuada configuración del tamaño de la boca y del tiempo de retardo del gas, y estos dos factores a menudo interactúan, por ejemplo, cuando se utiliza una boca poco profunda más pequeña y un tiempo de retardo más corto, es muy fácil que se produzcan tales consecuencias adversas, que no sólo afectan a la apariencia de la calidad del producto y reducen en gran medida la resistencia de la pieza.

En general, podemos utilizar el método de acortar la longitud del canal de gas, aumentar el tamaño de la compuerta de entrada y controlar razonablemente la presión del gas para evitar esta situación desfavorable.

(4) La geometría del canal debe ser simétrica o unidireccional con respecto a la compuerta, y la dirección del flujo de gas y la dirección del flujo de resina fundida deben ser la misma.

(5) El espacio de desbordamiento para regular el equilibrio del flujo debe diseñarse en el molde para obtener el canal hueco ideal.

Perspectivas de desarrollo del moldeo por inyección asistida por gas

En los últimos años, la tecnología de gas asistido se ha utilizado ampliamente en electrodomésticos, automóviles, material de oficina con gas asistido y otras industrias, y se está desarrollando en la dirección de mejorar la estabilidad dimensional de los productos, fabricación de productos de pared delgada con excelentes propiedades superficiales, producir tuberías de formas especiales, sustituir piezas metálicas en la industria del automóvil, etc. Se cree que la tecnología de inyección de gas seguirá desempeñando un papel importante en la producción industrial del futuro.